中藥生物藥劑學分類係統中多成分環境對葛根素溶解度的影響
中藥生物藥劑學分類係統專題
作者：侯成波 汪國鵬 張強 楊文寧 呂貝然 隗麗 董玲
[摘要] 該研究針對中藥生物藥劑學分類係統（biopharmaceutics classification system of Chinese materia medica， CMMBCS）中的溶解度問題，實驗考察人工製造的多成分環境對溶解度的影響，並利用所獲數據進行數學建模總結相關規律。實驗采用遞進式設計，分別研究了單一成分背景（黃芩苷、小檗堿和甘草酸）、兩成分背景（黃芩苷+甘草酸、黃芩苷+小檗堿和甘草酸+小檗堿）和三成分背景（黃芩苷+甘草酸+小檗堿）對葛根素溶解度影響的變化趨勢，從而建立多成分環境對葛根素溶解度影響的數學回歸模型方程。
[關鍵詞] 中藥生物藥劑學分類係統；多成分環境；溶解度；葛根素；數學建模
[收稿日期] 2014-07-18
[基金項目] 國家自然科學基金項目（81473362）；北京中醫藥大學創新團隊發展計劃項目（2011-CXTD-13）
[通信作者] *董玲，副研究員，碩士生導師，主要從事新劑型給藥係統研究，Tel：（010）64286245，E-mail；*張強，助理實驗師，主要從事中藥製劑分析研究，Tel：（010）84738629，E-mail
[作者簡介] 侯成波，碩士研究生，E-mail
中藥生物藥劑學分類係統中，對溶解性的評價，一定要注重成分所處的多成分環境，在多成分環境中呈現的溶解度才是CMMBCS的真正分類依據。無論何種藥物，其成分隻有在溶解狀態才能被吸收，在腸液中溶解度較差的藥物，腸道內的吸收就被限製[1]。單一成分溶解度的研究已經有了較成熟的研究方法與評價體係，而對於多成分的中藥，其多成分環境下藥物的溶解度值得深入研究。因此，本研究選取中藥複方中的高含量成分（對環境影響大）設計人工多成分環境，通過遞進式實驗采集實驗數據，進而用所獲數據數學建模，總結多成分環境對葛根素溶解度影響的規律。
本研究基於經方葛根芩連湯（葛根、黃芩、黃連和甘草組成），以葛根素為研究對象，選擇複方中其餘3味藥的高含量成分黃芩苷、小檗堿和甘草酸人工設計葛根素溶解度研究的多成分環境，用於數據采集。借鑒化學藥品的溶解度實驗基本方法，采用遞進式的實驗流程，依次實驗考察黃芩苷、甘草酸和小檗堿各單一成分、任意兩成分組合和全部三成分背景下的葛根素的溶解度，並用實驗所獲數據建模。
1 材料與試劑
1.1 儀器
Waters液相色譜係統（600四元泵，美國Waters公司），2487雙波長紫外檢測器，Empower 2工作站；電子分析天平（BT-25S，北京賽多利斯儀器有限公司）；pH酸度計（FE20，梅特勒-托利多儀器上海有限公司）。
1.2 藥物
葛根素對照品（批號110752-200912，中國食品藥品檢定研究院）；葛根素原料（批號120504，陝西中鑫生物技術有限公司）；黃芩苷原料（批號ZL-A-018，南京澤朗醫藥科技有限公司）；鹽酸小檗堿原料（批號120212，陝西中鑫生物技術有限公司）；甘草酸單銨原料（批號GU20120611，武漢金諾化工有限公司）。
1.3 試劑
乙腈購買於美國Fisher公司（色譜級）；磷酸購買於北京化工廠（分析級）；娃哈哈純淨水購買於娃哈哈集團公司（中國杭州）。鹽酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、氫氧化鈉、一水枸櫞酸、磷酸氫二鈉（均購自北京化工廠）等試劑都為分析純。
2 方法
2.1 不同pH緩衝液的配製
pH 1.0鹽酸溶液配製：量取鹽酸溶液9 mL，加水稀釋至1 000 mL，即得。pH 4.0緩衝液配製：取一水枸櫞酸12.90 g，取磷酸氫二鈉27.25 g，加水1 000 mL溶解，即得。pH 6.8緩衝液配製：取磷酸二氫鉀1.70 g和磷酸氫二鉀1.78 g，加水溶解稀釋至1 000 mL，即得。pH 7.4緩衝液配製：取磷酸二氫鉀6.81 g，加0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液395 mL稀釋至1 000 mL，即得。
2.2 對照品溶液製備
精密稱取葛根素對照品10 mg，置100 mL量瓶中加入不同的溶出介質適量，置超聲儀中使完全溶解，加溶出介質至刻度，搖勻，製成質量濃度約為0.1 g·L-1的對照品溶液。
2.3 色譜方法
Phenomenex Luna C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流速1.0 mL·min-1；檢測波長250 nm；柱溫30 ℃；進樣量20 μL；流動相0.05%磷酸溶液-乙腈（82∶18）。
2.4 葛根素溶解度研究[2]
2.4.1 葛根素在不同pH緩衝液中溶解度研究 精密稱取葛根素200 mg，分別加入pH為1.0，4.0，6.8，7.4的緩衝液10 mL，混合均勻，置於37 ℃水浴，每5 min震搖30 s，30 min後取出，靜置10 min，取上清液，稀釋至適宜濃度後過0.45 μm濾膜，進行HPLC分析。
2.4.2 葛根素單成分及兩成分背景中溶解度研究 精密稱取葛根素200 mg，加入不同配比黃芩苷、小檗堿及甘草酸，同2.4.1項描述方法進行溶解度考察。單一成分背景配比：黃芩苷加入比例：30%，50%，80%，100%，120%，150%；小檗堿加入比例：低濃度區域2%，4%，6%，8%，10%；高濃度區域12%，15%，20%，30%，40%，50%，60%，100%；甘草酸加入比例：10%，30%，50%，80%，100%，120%，150%，200%。兩成分背景配比：黃芩苷+甘草酸加入比例：25%+25%，60%+25%，25%+60%，25%+75%，75%+25%，75%+75%，60%+60%，100%+60%，60%+100%；黃芩苷+小檗堿加入比例：6%+100%，30%+100%，100%+100%，60%+60%，6%+10%，10%+6%，30%+2%，30%+10%，60%+6%，100%+10%；甘草酸+小檗堿加入比例：10%+100%，30%+60%，80%+100%，30%+6%，10%+10%，80%+2%，80%+10%，100%+60%，100%+6%，150%+100%，150%+10%。
2.4.3 三成分背景中葛根素溶解度研究 為係統研究黃芩苷、甘草酸和小檗堿對葛根素溶解度的影響趨勢，選擇響應曲麵方法（response surface methodology，RSM）對輸出變量（葛根素溶解度）和因素之間（加入成分比例）的非線性關係進行準確的評估。以響應曲麵方法中的不旋轉中心複合設計（central composite design，CCD）實驗，根據上述已完成試驗的初步結果，選擇黃芩苷加入比例（X1）、甘草酸加入比例（X2）和小檗堿加入比例（X3）為考察因素，其水平範圍分別為：X1：6%～80%；X2：10%～80%；X3：2%～60%，實驗設計的代碼水平。
2.5 數學模型建立方法[3]
2.5.1 葛根素多成分環境下溶解度單元模型建立 以葛根素溶解度研究中不同成分加入比例作為過程輸入變量，以葛根素的溶解度作為結果輸出變量，建立相應的研究模型。並以方程擬合優度參數對模型性能進行檢驗。采用全項二次多項式方法，建立回歸模型，基於OLS進行數據模型參數估計與計算。方程的擬合優度檢驗主要是以均方根誤差（root mean square error，RMSE）和決定係數R2作為方程擬合優度的評價，RMSE越接近於0，R2越接近於1，方程擬合質量越高。主要算法及自適應建模均由JMP pro10.0平台實現。